JP2008132234A - ミシン - Google Patents

Abstract

【課題】
ミシンの針３ａの縫い速度を制御する上軸２の回転速度を変換できるようにすること。
【解決手段】
ミシン本体１に、回転可能に支持された上軸２と、大径部４、小径部５、円錐部６からなる上軸プーリ７と、モータ１１の出力軸１３に装着されたモータプーリ１２と、モータ１１の駆動力を上軸２に伝達するタイミングベルト８を、上軸プーリ７の大径部４または小径部５のいずれか一方に掛け渡すタイミングベルトの切換装置９と、タイミングベルトの張力を調整する張力調整装置１６を備えたミシン。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ミシンの変速機構に関するものである。

従来のミシンの変速機構は特許文献１のごとく、ギアや摩擦ローラを組み合わせて、ミシンの回転数を制御し低速回転時の縫針の貫通力を増加するものや、特許文献２のごとく、モータをミシン本体の外に設置し、モータを上軸、もしくは下軸に手で取り付けることにより、縫針の貫通力を調整させるものがあった。
特開平８−２８０９７５号公報 特開２００２−１５９７７２号公報

特許文献１に開示されたミシンでは、複数のギアを使用して回転数を変更しているためギア音が発生する不具合を生じさせる場合が想定される。また、摩擦ローラを使用した場合は、摩擦ローラ自体が磨耗して、回転時スリップしたり、磨耗片が出て他の機構に不具合を生じさせる場合が想定される。

また、特許文献２に開示されたミシンでは、モータを人の手で取り替えなければならず、モータと上軸または下軸との連結部材との着脱時、連結部材の破損や磨耗、またはモータ自体を落下させてしまいモータの破損という不具合が生じる恐れがある。

本発明は、上記の課題を解決することを目的としている。

請求項１の発明として、上記の課題を解決するために講じた技術的手段は、ミシン本体に回転可能に支持された上軸とモータと、上軸とモータの出力軸との間に介装され、モータの回転を変速させて上軸に伝達する変速機構とを備えている。そして、上軸の回転により上下動する針棒と、針棒の下端に設けられた縫針とを備えたミシンにおいて、変速機構は、上軸と一体回転可能に装着され、大径部、小径部及び大径部と小径部との間に位置する円錐部を有する上軸プーリを設けている。モータプーリには、上軸プーリの大径部と対向する第１部と上軸プーリの小径部と対向する第２部とを有し、モータの出力軸と一体回転可能に装着されている。上軸プーリとモータプーリとの間には、タイミングベルトが掛け渡され、タイミングベルトを上軸プーリの大径部と、モータプーリの第１部との間で掛け渡された第１の状態と、上軸プーリの小径部とモータプーリの第２部との間で掛け渡された第２の状態とを切換える切換装置を備えている。タイミングベルトの張力は張力調整機構にて調整されることを特徴とするミシンを備えたものである。

請求項２の発明として、モータの出力軸側と一体回転可能に装着されたモータプーリは、大径部、小径部及び大径部と小径部との間に位置する円錐部を有している。モータプーリの大径部と対向する第１部と、モータプーリの小径部と対向する第２部とを有し、上軸と一体回転可能に装着された上軸プーリと、モータプーリと上軸プーリとの間に掛け渡されたタイミングベルトと、第１部と第２部を備えた上軸プーリを有している。タイミングベルトはモータプーリの大径部と、上軸プーリの第１部との間で掛け渡された第１の状態と、モータプーリの小径部と上軸プーリの第２部との間で掛け渡された第２の状態とを切換える切換装置と、タイミングベルトの張力を調整する張力調整機構とを備えたものである。

請求項３の発明として、切換装置は、上軸プーリまたはモータプーリの、大径部または小径部に掛け渡す位置へタイミングベルトを移動させるガイド部を備えたものである。

請求項４の発明として、上軸と一体的に回転可能な大径プーリと、小径プーリと、モータの出力軸上に一体回転可能に装着された第１部と第２部をモータプーリに備える。大径プーリとモータプーリの第１部との間に第１のタイミングベルトを掛け渡し、小径プーリとモータプーリの第２部との間に第２のタイミングベルトを掛け渡し、第１のタイミングベルト又は第２のタイミングベルトによる回転伝達を無効とならしめるクラッチ機構とを備えたものである。

請求項５の発明として、モータの出力軸には、一体的に回転可能な大径プーリと、小径プーリと、上軸には一体回転可能に装着された上軸プーリには第１部と第２部を備える。大径プーリと上軸プーリの第１部との間に第１のタイミングベルトを掛け渡し、小径プーリと上軸プーリの第２部との間に第２のタイミングベルトを掛け渡し、第１のタイミングベルト又は第２のタイミングベルトによる回転伝達を無効とならしめるクラッチ機構とを備えたものである。

請求項６の発明として、クラッチ機構は、大径プーリまたは小径プーリが、大径プーリおよび小径プーリを一体的に回転させる上軸または出力軸に対して、選択的に空転させる連結機構を備えたものである。

請求項１の発明では、上軸プーリの大径部とモータプーリ上の第１部との間にタイミングベルトが掛け渡された第１の状態の場合、ミシンの上軸は低速回転する。第１の状態の場合、上軸の回転トルクは大きくなり、上軸の回転にて上下動させている針棒及び縫針の貫通力が増大する。一方上軸プーリの小径部とモータプーリ上の第２部との間にタイミングベルトが掛け渡された第２の状態の場合、ミシンの上軸は高速回転する。第２の状態の場合、第１の状態に比べて上軸の回転トルクは小さくなるものの、上軸の回転数は増やすことができ、特に薄物に対して高速で縫うことができる。以上のごとく、第１の状態の場合は厚物縫いに適しており、第２の状態の場合ミシンの高速縫いに適している。

また、大径部と小径部は円錐部にて接合されており、モータの出力軸に設けられたモータプーリとタイミングベルトにて掛け渡されている。ここで、切換装置によりタイミングベルトを移動させると、タイミングベルトが上軸プーリの大径部から小径部へと切換えられ、モータプーリ上の第１部から第２部に切換えられる。尚、切換装置はタイミングベルトを上軸プーリの小径部から大径部にも切換えることができ、モータプーリ上の第２部から第１部に切換えられる。この場合、タイミングベルトは径の異なるプーリ間を移動するが、タイミングベルトの張力は、張力調整機構で調整されるため、タイミングベルトはジャンピングしない張力を常に保持することができる。

このように、請求項１の発明によれば、簡単な構成にて高速時の縫製や、低速時での縫製を縫い合わせる素材や状況に応じて選択的に操作できる。

請求項２の発明では、モータプーリの大径部と上軸の第１部にとの間にタイミングベルトが掛け渡された第１の状態の場合、ミシンの上軸は高速回転する。一方モータプーリの小径部と上軸の第２部との間にタイミングベルトが掛け渡された第２の状態の場合、ミシンの上軸は低速回転する。この場合上軸の回転トルクは大きくなり、上軸の回転にて上下動させている針棒及び縫針の貫通力が増大する。第１の状態の場合、第２の状態に比べて上軸の回転トルクは小さくなるものの、上軸の回転数は増やすことができ、特に薄物に対して高速で縫うことができる。以上のごとく、第１の状態の場合はミシンの高速縫いに適しており、第２の状態の場合厚物縫いに適している。

また、大径部と小径部は円錐部にて接合されており、上軸に設けられた上軸プーリとタイミングベルトにて掛け渡されている。ここで、切換装置によりタイミングベルトを移動させると、タイミングベルトがモータプーリの大径部から小径部へと切換えられ、上軸プーリ上の第１部から第２部に切換えられる。尚、切換装置はタイミングベルトをモータプーリの小径部から大径部にも切換えることができ、上軸プーリ上の第２部から第１部に切換えられる。この場合タイミングベルトで径の異なるプーリ間を移動するが、タイミングベルトの張力は、張力調整機構で調整されるため、タイミングベルトはジャンピングしない張力を保持することができる。

このように請求項２の発明によれば、簡単な構成にて高速時の縫製や、低速時の縫製を縫い合わせる素材や状況に応じて選択的に操作できる。

請求項３の発明では、切換装置にガイド部を備えさせ、ガイド部によってタイミングベルトをプーリの大径部と小径部の間を移動させるようにしている。切換装置によって、第１の状態から第２の状態に切換える際に、ガイド部がタイミングベルトの大径部と小径部に適切に案内することができる。従って、第１の状態と第２の状態が正確に切換えることができ、ミシンの縫速度を調整する際の信頼性を向上し得る。

請求項４の発明では、上軸の大径プーリとモータプーリの第１部との間に掛け渡されている第１タイミングベルトと共に、上軸の小径プーリとモータプーリの第２部との間に掛け渡されている第２タイミングベルトが、相互に独立して配置されている。更に、クラッチ機構を設けて、第１タイミングベルト又は第２タイミングベルトの一方を介して、モータの駆動力をモータの出力軸から上軸に伝達するようにしたものである。具体的には、クラッチ機構により、第１タイミングベルトの入力部（モータプーリの第１部）、第１のタイミングベルトの出力部（上軸の大径プーリ）、第２タイミングベルトの入力部（モータプーリの第２部）又は第２タイミングベルトの出力部（上軸の小径プーリ）のいずれかを空転させることによって、第１タイミングベルト又は第２タイミングベルトの一方を有効とならしめ、他方を無効とならしめることができる。

クラッチ機構により、第１タイミングベルトの回転伝達を有効とし第２タイミングベルトの回転伝達を無効とした場合、モータの駆動力は上軸の大径プーリを介して上軸に伝達され、上軸は低速回転し、大きな回転トルクとなり、ミシンの縫い針の貫通力を大きくすることができる。また、クラッチ機構により、第１タイミングベルトの回転伝達を無効とし第２タイミングベルトの回転伝達を有効とした場合、モータの駆動力は上軸の小径プーリを介して上軸に伝達され、上軸は高速回転し、回転トルクは小さいものの、ミシンの縫い針の上下動を早くし高速縫いができる。

このように、請求項４の発明によれば、縫製の速度を縫い合わせる素材や状況に合せて選択することができ、その構造も単純で信頼性の高い構造とすることができる。

請求項５の発明では、モータの出力軸の大径プーリと上軸プーリの第１部との間に掛け渡されている第１タイミングベルトと共に、モータの出力軸の小径プーリとモータプーリの第２部との間に掛け渡されている第２タイミングベルトが、相互に独立して配置されている。更に、クラッチ機構を設けて、第１タイミングベルト又は第２タイミングベルトの一方を介して、モータの駆動力をモータの出力軸から上軸に伝達するようにしたものである。具体的には、クラッチ機構により、第１タイミングベルトの入力部（出力軸の大径プーリ）、第１のタイミングベルトの出力部（上軸プーリの第１部）、第２タイミングベルトの入力部（出力軸の小径プーリ）又は第２タイミングベルトの出力部（上軸プーリの第２部）のいずれかを空転させることによって、第１タイミングベルト又は第２タイミングベルトの一方を有効とならしめ、他方を無効とならしめることができる。

クラッチ機構により、第１タイミングベルトの回転伝達を有効とし第２タイミングベルトの回転伝達を無効とした場合、モータの駆動力は出力軸の大径プーリを介して上軸に伝達され、上軸は高速回転し、回転トルクは小さいものの、ミシンの縫い針の上下動を早くし高速縫いができる。また、クラッチ機構により、第１タイミングベルトの回転伝達を無効とし第２タイミングベルトの回転伝達を有効とした場合、モータの駆動力は出力軸の小径プーリを介して上軸に伝達され、上軸は低速回転し、大きな回転トルクとなり、ミシンの縫い針の貫通力を大きくすることができる。

このように、請求項５の発明によれば、縫製の速度を縫い合わせる素材や状況に合せて選択することができ、その構造も単純で信頼性の高い構造とすることができる。

請求項６の発明では、クラッチ機構は、大径プーリまたは小径プーリが、大径プーリおよび小径プーリを一体的に回転させる上軸または出力軸に対して、選択的に空転させる連結機構を備えている。連結機構によって、大径プーリまたは小径プーリの一方が、上軸または出力軸に対して空転することとなり、第１タイミングベルト及び第２タイミングベルトは上軸とモータの出力軸との間におのおの掛け渡された状態のまま、第１タイミングベルトと第２タイミングベルトの一方のみを有効に作動させ、有効な第１または第２のタイミングベルトを介して、モータの駆動力を上軸に伝達することができる。以上のごとく、連結機構にて２本のタイミングベルトを選択し上軸の回転速度を調整しているため、簡単な構造でミシンの縫速度を調整することができる。

本発明の第１の実施形態のミシンＭを図１から図４に示す。図１において、ミシンＭはミシン本体１を備える。ミシン本体１は、ベッド部１Ａと、ベッド部１Ａの右端部に立設された立柱部１Ｂと、立柱部１Ｂからベッド部１Ａと略平行に延在し且つ終端部にベッド部１Ａの左端部と対向する顎部１Ｃを持つアーム部１Ｄとから構成される。

ミシン本体１のベッド部１Ａの部内には、モータ１１が設置されており、アーム部１Ｄ内には上軸２が一対のベアリング１５、１５を介して、回転可能に支持され、水平方向に延在する。

ミシン本体１には変速機構Ｂが構成されている。変速機構Ｂは、モータ１１と上軸２との間に配置され、モータ１１の回転力を変速機構Ｂを介して上軸２に伝達する。図１において上軸２の右端部には、上軸２と上軸プーリ７が一体回転可能に装着されている。上軸プーリ７は、図２のごとく、左側から順に大径部４、円錐部６及び小径部５を備えている。

また、前述したように、ミシン本体１のベッド部１Ａの部内には、モータ１１が設置されている。モータ１１の出力軸１３には、モータプーリ１２が一体回転可能に装着されている。そして、タイミングベルト８が、上軸プーリ７とモータプーリ１２の間に掛け渡されている。モータプーリ１２は、タイミングベルト８の幅の２倍以上の長さを有している。モータプーリ１２のモータ近部（第１部）１２ａは、モータプーリ１２のモータ１１に近い部分であり、モータプーリ１２の回転方向の延長戦上に、上軸プーリ７の大径部４が位置するように配置されている。一方、モータプーリ１２のモータ遠部（第２部）１２ｂは、モータプーリ１２のモータ１１から離れた部分であり、モータプーリ１２の回転方向の延長線上に、上軸プーリ７の小径部５が位置するように配置されている。従って、タイミングベルト８は、上軸プーリ７の大径部４とモータプーリ１２のモータ近部１２ａとの間に掛け渡された状態（第１の状態）と、上軸プーリ７の小径部５とモータプーリ１２のモータ遠部１２ｂとの間に掛け渡された状態（第２の状態）とで、上軸プーリ７とモータプーリ１２との間を掛け渡すことができる。

変速機構Ｂには、タイミングベルト８の位置を切換える切換装置９が設けられ、切換装置９には先端にガイド部１０を備えた軸９ａが、上軸２と平行となる水平方向に移動可能に装着されている。ガイド部１０は、図３及び図４に示すように、軸９ａの先端に配置された円筒形状のローラーであり、軸９ａを回転軸として自由に回転できるように支持されている。ガイド部１０はタイミングベルト８との間で摩擦抵抗を低減して、回転するタイミングベルト８をガイドすることができる。更に、図３に示すように、円筒形状のローラーの両端のそれぞれには、タイミングベルト８の厚みよりも大きな高さとなる突起をローラーの表面から突出させて、ローラーの回転方向の全周にわたり設けているので、回転するタイミングベルト８はガイド部１０によって常に保持することができる。この切換装置９は電動式で、切換装置９を作動させる高速・低速切換えスイッチ（図示略）と制御回路（図示略）を備えている。そして、高速・低速切換えスイッチを高速側に操作されたとき、ガイド部１０は、切換装置９に設けられた軸９ａにより図１において右方向に移動する。このとき、ガイド部１０は、タイミングベルト８の掛け渡された部分を、図１に実線で示した位置から破線で示した位置に移動させる。具体的にはタイミングベルト８の掛け渡された部分を、上軸プーリ７の大径部４から小径部５へ、モータプーリ１２のモータ近部１２ａからモータ遠部１２ｂへ、それぞれ移動させる。逆に高速・低速切換えスイッチを低速側に操作されたとき、ガイド部１０は、切換装置９に設けられた軸９ａにより図１において左方向に移動する。このとき、ガイド部１０は、タイミングベルト８の掛け渡された部分を、図１に破線で示した位置から実線で示した位置に移動させる。具体的にはタイミングベルト８の掛け渡せた部分を、上軸プーリ７の小径部５から大径部４へ、モータプーリ１２のモータ近部１２ｂからモータ遠部１２ａへ、それぞれ移動させる。

本発明の変速機構Ｂは、以上のような構成のため、タイミングベルト８の掛け渡される位置を変更することによりモータ１１の回転数を変化させることなく、上軸の回転数を変更することができる。高速・低速切換えスイッチを低速側に操作すると、タイミングベルト８は、上軸プーリ７の大径部４とモータプーリ１２のモータ近部１２ａの間に掛け渡された状態となる。このとき、上軸２は、タイミングベルト８が上軸プーリの小径部５とモータプーリ１２のモータ遠部１２ｂの間に掛け渡されているときより、低速回転するが上軸トルクは増加する。このため針棒３に装着された縫針３ａは、上軸２の左端部に周知のクランク機構（図示略）を介して連動し、低速で上下動し、貫通力を向上させることができ、ワーク（図示略）の厚物の縫製に適している。また、高速・低速切換えスイッチを高速側に操作すると、タイミングベルト８は、上軸プーリの小径部５とモータプーリ１２のモータ遠部１２ｂの位置に掛け渡された状態となる。このとき、上軸２は、上軸プーリ７の大径部４とモータプーリ１２のモータ近部１２ａの間にタイミングベルト８が掛け渡された状態より高速回転する。このため針棒３に装着された縫針３ａは、高速に上下動しワーク（図示略）の薄物の縫製に適している。

図１から図３に示すように、上軸プーリの大径部４と小径部５は円錐部６にて連結されている。このため、高速・低速切換えスイッチを高速側に操作すると、タイミングベルト８は、切換装置９の軸９ａが右方向に移動し先端に配置されたガイド部１０により、この円錐部６の傾斜を滑り、上軸プーリ７の大径部４から小径部５へと移動する。このとき、タイミングベルト８は、大径部４とモータプーリ１２のモータ近部１２ａに掛け渡された状態から、小径部５とモータプーリ１２のモータ遠部１２ｂに掛け渡された状態（図１の破線）にスムーズに移動することができる。また、高速・低速切換えスイッチを低速側に操作すると、タイミングベルト８は、切換装置９に設けられた軸９ａが左方向に移動し先端に配置されたガイド部１０により、図１において左方向に移動される。このとき、タイミングベルト８は、円錐部６の傾斜を滑り、小径部５とモータプーリ１２のモータ遠部１２ｂに掛け渡された状態から、大径部４とモータプーリ１２のモータ近部１２ａに掛け渡された状態へスムーズに移動することができる。

また、図３及び図４に示すように、切換装置９には、２つのコイルバネ１６によってミシン本体１の取り付け部１７に取り付けられている。コイルバネ１６によって切換装置９がミシン本体１側に付勢されるので、図４に示すようにガイド部１０によってガイドされるにタイミングベルト８は弛むことなく適切な張力を保持できる。このため、タイミングベルト８はジャンピングすることなく、上軸２を回転させることができる。

次に本発明の第２の実施形態のミシンＭ２を図５に示す。ミシン本体１は、ベッド部１Ａと、ベッド部１Ａの右端部に立設された立柱部１Ｂと、立柱部１Ｂからベッド部１Ａと略平行に延在し且つ終端部にベッド部１Ａの左端部と対向する顎部１Ｃを持つアーム部１Ｄとから構成される。ミシンＭ２にはミシン本体１のベッド部１Ａの部内にモータ１１が設置され、アーム部１Ｄ内には、上軸２が一対のベアリング１５、１５を介して回転可能に支持され、水平方向に延在する。

ミシン本体１には変速機構Ｃが構成されている。変速機構Ｃは、モータ１１と上軸２との間に配置され、モータ１１の回転力を変速機構Ｃを介して上軸２に伝達する。図５において上軸２の右端部には、上軸２と上軸プーリ１４が一体回転可能に装着されている。モータ１１の出力軸１３には、出力軸１３とモータプーリ７ａが一体回転可能に装着されている。モータプーリ７ａは、左側から順に大径部４ａ、円錐部６ａ及び小径部５ａを備えている。上軸２の右端部には、上軸プーリ１４が一体回転可能に装着されている。そして、タイミングベルト８がモータプーリ７ａと上軸プーリ１４の間に掛け渡されている。上軸プーリ１４は、タイミングベルト８の幅の２倍以上の長さを有している。上軸プーリ１４の上軸内部（第１部）１４ａは、上軸２のベアリング１５に近い部分であり、モータプーリ７ａの大径部４ａの回転方向の延長線上に上軸プーリ１４の上軸内部１４ａが位置するように配置されている。一方、上軸プーリ１４の上軸外部（第２部）１４ｂは、上軸２のベアリング１５より遠い部分であり、モータプーリ７ａの小径部５ａの回転方向の延長線上に上軸プーリ１４の上軸外部１４ｂが位置するように配置されている。従って、タイミングベルト８は、上軸プーリ１４の上軸内部１４ａとモータプーリ７ａの大径部４ａとの間に掛け渡された状態（第１の状態）と、上軸プーリ１４の上軸外部１４ｂとモータプーリ７ａの小径部５ａとの間に掛け渡された状態（第２の状態）とで、上軸プーリ１４とモータプーリ７ａとの間を掛け渡すことができる。

変速機構Ｃには、第１の実施形態と同様にタイミングベルト８の位置を切換える切換装置９が設けられ、切換装置９には先端にガイド部１０を備えた軸９ａが、上軸２と平行する水平方向に移動可能に装着されている。ガイド部１０は、軸９ａの先端に配置された円筒形状のローラーであり、軸９ａを回転軸として自由に回転できるように支持されている。ガイド部１０はタイミングベルト８との間で摩擦抵抗を低減して、回転さするタイミングベルト８をガイドすることができる。更に、第１の実施形態と同様に円筒形状のローラーの両端のそれぞれには、タイミングベルト８の厚みよりも大きな高さとなる突起をローラーの表面から突出させて、ローラーの回転方向の全周にわたり設けているので、回転するタイミングベルト８はガイド部１０によって常に保持することができる。この切換装置９は電動式で、切換装置９を作動させる高速・低速切換えスイッチ（図示略）と制御回路（図示略）を備えている。そして、高速・低速切換えスイッチを低速側に操作されたとき、ガイド部１０は、切換装置９に設けられた軸９ａにより図５において右方向に移動する。このとき、ガイド部１０は、タイミングベルト８の掛け渡された部分を、図５にて実線で示した位置から破線で示した位置に移動させる。具体的にはタイミングベルト８の掛け渡された部分を、モータプーリ７ａの大径部４ａから小径部５ａへ、上軸プーリ１４の上軸内部１４ａから上軸外部１４ｂへ、それぞれ移動させる。逆に高速・低速切換えスイッチを高速側に操作されたとき、ガイド部１０は、切換装置９に設けられた軸９ａにより、図５において左方向に移動する。このとき、ガイド部１０は、タイミングベルト８の掛け渡された部分を、図５に破線で示した位置から実線で示した位置に移動させる。具体的にはタイミングベルト８の掛け渡せた部分を、モータプーリ７ａの小径部５ａから大径部４ａへ、上軸プーリ１４の上軸外部１４ｂから上軸内部１４ａへ、それぞれ移動させる。

本発明の変速機構Ｃは、以上のような構成のため、タイミングベルト８の掛け渡される位置を変更することによりモータ１１の回転数を変化させることなく、上軸２の回転数を変更することができる。高速・低速切換えスイッチを低速側に操作すると、タイミングベルト８は、モータプーリ７ａの小径部５ａと上軸プーリ１４の上軸外部１４ｂの位置に掛け渡された状態となる。このとき、上軸２は、モータプーリ７ａの大径部４ａと上軸プーリ１４の上軸内部１４ａの間にタイミングベルト８が掛け渡されているときより、低速回転するが上軸トルクは増加する。このため針棒３に装着された縫針３ａは、低速で上下動し、貫通力を向上させることができ、ワーク（図示略）の厚物の縫製に適している。また高速・低速切換えスイッチを高速側に操作すると、タイミングベルト８は、モータプーリ７ａの大径部４ａと上軸プーリ１４の上軸内部１４ａの位置に掛け渡された状態となる。このとき、上軸２は、モータプーリ７ａの小径部５ａと上軸プーリ１４の上軸外部１４ｂの間にタイミングベルト８が掛け渡された状態より高速回転する。このため針棒３に装着された縫針３ａは、高速に上下動しワーク（図示略）の薄物の縫製に適している。

図５に示すように、モータプーリ７ａの大径部４ａと小径部５ａは円錐部６ａにて、連結されている。このため高速・低速切換えスイッチを低速側に操作すると、タイミングベルト８は、切換装置９に設けられた軸９ａが右方向に移動し先端に配置されたガイド部１０と、この円錐部６ａの傾斜を滑り、モータプーリ７ａの大径部４ａから小径部５ａへと移動する。このとき、タイミングベルト８は大径部４ａと上軸プーリ１４の上軸内部１４ａに掛け渡された状態から、小径部５ａと上軸プーリ１４の上軸外部１４ｂに掛け渡された状態（図５の破線）にスムーズに移動することができる。また、高速・低速切換えスイッチを高速側に操作すると、タイミングベルト８は、切換装置９に設けられた軸９ａが左方向に移動しガイド部１０により、図５において左方向に移動される。この場合、タイミングベルト８は、円錐部６ａの傾斜をスライドし、小径部５ａと上軸プーリ１４の上軸外部１４ｂに掛け渡された状態から、大径部４ａと上軸プーリ１４の上軸内部１４ａに掛け渡された状態へスムーズに移動することができる。

また、第２の実施形態も第１の実施形態のごとく、切換装置９には、２つのコイルバネ１６によってミシン本体１の取り付け部１７に取り付けられている。コイルバネ１６によって切換装置９がミシン本体１側に付勢されるので、ガイド部１０によってガイドされるにタイミングベルト８は弛むことなく適切な張力を保持できる。このため、タイミングベルト８はジャンピングすることなく、上軸２を回転させることができる。

第３の実施形態のミシンＭ３を図６から図９に示す。ミシン本体１は、ベッド部１Ａと、ベッド部１Ａの右端部に立設された立柱部１Ｂと、立柱部１Ｂからベッド部１Ａと略平行に延在し且つ終端部にベッド部１Ａの左端部と対向する顎部１Ｃを持つアーム部１Ｄとから構成される。ミシン本体１のベッド部１Ａの部内には、モータ１１が設置されている。

ミシン本体１のアーム部１Ｄ内には上軸２が一対のベアリング１５、１５を介して、回転可能に支持され、水平方向に延在する。上軸２の右端部には、大径プーリ２０と小径プーリ２１が上軸２に対して自由回転可能に設けられている。上軸２の大径プーリ２０と小径プーリ２１が設けられたさらに右端部には、ミシン本体１の外部から上軸２を作業者の手で回転できるハンドホイール４０が設けられている。

ミシン本体１には変速機構Ｄが構成されている。変速機構Ｄは、モータ１１と上軸２との間に配置され、モータ１１の回転力を上軸２に伝達する。図６に示されたごとく、モータ１１の出力軸１３には、モータプーリ２４が一体回転可能に装着されている。そして、同一幅の第１のタイミングベルト２２および第２のタイミングベルト２３が、上軸２に備えられた大径プーリ２０と小径プーリ２１とモータプーリ２４の間にそれぞれ掛け渡されている。モータプーリ２４は、第１のタイミングベルト２２の幅に比べ、２倍以上の長さを有している。モータプーリ２４のモータ近部（第１部）２４ａは、モータ１１に近い部分であり、モータプーリ２４の回転方向の延長線上に、大径プーリ２０が位置するように配置されている。一方、モータプーリ２４のモータ遠部（第２部）２４ｂは、モータプーリ２４のモータ１１から離れた部分であり、モータプーリ２４の回転方向の延長線上に、小径プーリ２１が位置するように配置されている。前述したごとく上軸２には大径プーリ２０が備えられ、モータ１１に設けられたモータプーリ２４のモータ近部２４ａとの間に第１のタイミングベルト２２が掛け渡されている。また、上軸２には小径プーリ２１が備えられ、モータ１１に設けられたモータプーリ２４のモータ遠部２４ｂとの間に第２のタイミングベルト２３が掛け渡されている。図８、図９に示されるごとく、上軸２にはピン２５、２６が上軸２に一体的に設けられ、大径プーリ２０には挿入部２９が、小径プーリ２１に挿入部３０がそれぞれ形成されている。なお、挿入部２９は大径プーリ２０の小径プーリ２１と離れた側面（図８における大径プーリ２０の左側面）に凹溝として形成され、ピン２５が挿入可能な大きさになっている。同様に、挿入部３０は小径プーリ２１の大径プーリ２０と離れた側面（図８における小径プーリ２１の右側面）に凹溝として形成され、ピン２６が挿入可能な大きさになっている。クラッチ機構２８は、ガイド部２７を設けており、ガイド部２７は、大径プーリ２０と小径プーリ２１をそれぞれはさみこむ棒状のはさみこみ部を備え、大径プーリ２０と小径プーリ２１を上軸２上の長手方向に平行に移動させることができる。このクラッチ機構２８は、電動式で高速・低速切換えスイッチ（図示略）と制御回路（図示略）を備えている。そして、高速・低速切換えスイッチを高速側に操作されたとき、クラッチ機構２８に設けられたガイド部２７の棒状のはさみこみ部により、大径プーリ２０と小径プーリ２１を上軸２に対して図６、図８に示した位置まで移動させる。このとき、ハンドホイール４０を手で回転させ、上軸２を回転させることで、上軸２のピン２６の位置を小径プーリ２１の挿入部３０に挿入される位置に回転させて、ピン２６を小径プーリ２１の挿入部３０に挿入する。これによって、上軸２と小径プーリ２１がピン２６を介して係合された状態となる。同時に、大径プーリ２０が上軸２に対して、図８において右方向に移動するので挿入部３０に挿入されていたピン２５が挿入溝３０から外れ、大径プーリ２０は上軸２に対して自由回転できる状態となる。

一方、図示しない高速・低速切換えスイッチを低速側に操作されたとき、クラッチ機構２８に設けられたガイド部２７の棒状のはさみこみ部により、大径プーリ２０と小径プーリ２１を図７、図９に示した位置まで移動させる。上記と同様に、ハンドホイール４０を手で回転することで、上軸２に設けられたピン２５を大径プーリ２０の挿入部３０に挿入させ、ピン２６を小径プーリ２１の挿入部３０から外すことができる。従って、大径プーリ２０が上軸２と係合された状態となり、小径プーリ２１は上軸２に対して自由回転できる状態となる。

上記の変速機構Ｄによって、図示しない高速・低速切換えスイッチを操作することで、大径プーリ２０と小径プーリ２１の一方を上軸２と係合させて、モータ１１の回転駆動力を上軸２に伝達することができる。具体的には、図示しない高速・低速切換えスイッチを高速側に選択すると、モータ１１の駆動力はモータプーリ２４、第２のタイミングベルト２３、小径プーリ２１を介して上軸２に伝達される。第１のタイミングベルト２２は大径プーリ２０を回転させるものの、図８に示すようにピン２５が挿入部２９と外れているため、上軸２に対して空転する。このとき、針棒３に装着された縫針３ａは、上軸２に連動して上下動させる周知のクランク機構（図示略）を介して高速で上下動し、薄物のワークを縫製する場合に適している。一方、図示しない高速・低速切換えスイッチを低速側に選択すると、モータ１１の駆動力はモータプーリ２４、第１のタイミングベルト２２、大径プーリ２０を介して上軸２に伝達される。タイミングベルト２３は小径プーリ２１を回転させるものの、図９に示すようにピン２６が挿入部３０から外れているため、上軸２に対して空転する。このとき、針棒３に装着された縫針３ａは、低速且つ大きな力で上下動し、高い貫通力でワーク（図示略）を縫うことができ、厚物のワークの縫製を行うことができる。

なお、第３の実施形態においては、上軸２にピン２５、２６を一体形成し、ピン２５、２６をそれぞれ挿入部２９、３０に挿入して、大径プーリ２０と小径プーリ２１の一方を上軸２と係合させて、連結機構を構成している。ピン２５、２６を凹溝の挿入部２９、３０に挿入するためには、ピン２５、２６と挿入部２９、３０との位置決めが煩わしくなる問題もある。そこで、連結機構のピンに代えて、プーリに対向する方向に径が小さくなる「かさ歯車」とし、挿入部は凹溝に代えて「かさ歯車」と係合可能な歯車を凹形状に構成することで、高速・低速の切換えに伴う位置決めの煩わしさを緩和することができる。

第４の実施形態であるミシンＭ４を図１０に示す。図１０に示した第４の実施形態であるミシンＭ４は、図６から図９で説明した第３の実施形態であるミシンＭ３と同一部材については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

ミシンＭ４の上軸２の右端部には、上軸プーリ３３が上軸２と一体回転可能に設けられている。モータ１１の出力軸１３には、ピン３４と図示しないピンが一体に形成されている。出力軸１３には、大径プーリ２０ａと小径プーリ２１ａが、それぞれ出力軸１３に対して自由回転可能に取り付けられている。大径プーリ２０ａと小径プーリ２１ａには、それぞれピン３４と図示しないピンを受け入れる凹溝の挿入部（図示略）を備えている。大径プーリ２０ａと小径プーリ２１ａには、上軸プーリ３３との間にそれぞれ、同一幅の第１のタイミングベルト２２ａと第２のタイミングベルト２３ａが掛け渡されている。上軸２に設置された上軸プーリ３３は、第１のタイミングベルト２２ａの幅に比べて、幅が２倍以上の長さを有している。上軸プーリ３３は、上軸２のベアリング１５に近い部分を上軸内部（第１部）３３ａとし、出力軸１３に取り付けた大径プーリ２０ａの回転方向の延長線に上軸内部３３ａが位置するように配置されている。上軸プーリ３３は、上軸２のベアリング１５に遠い部分を上軸プーリ３３の上軸外部（第２部）３３ｂとし、出力軸１３に取り付けた小径プーリ２１ａの回転方向の延長線に上軸外部３３ｂが位置するように配置されている。

クラッチ機構３１は、モータ１１の出力軸１３に回転可能に設けられた大径プーリ２０ａと小径プーリ２１ａをそれぞれはさみこむ、棒状のはさみこみ部を備えたガイド部３２を設けられており、大径プーリ２０ａと小径プーリ２１ａをモータ１０の出力軸１３の長手方向に平行移動させることができる。

このクラッチ機構３１は、電動式で高速・低速切換えスイッチ（図示略）と制御回路（図示略）を備えている。そして、高速・低速切換えスイッチの操作に応じて、クラッチ機構３１に設けられたガイド部３２の棒状のはさみこみ部により、大径プーリ２０ａと小径プーリ２１ｂを出力軸１３に対して移動させる。このとき、ハンドホイール４０を手で回転させ、上軸２を回転させることで、出力軸のピン３４の位置を大径プーリ２０ａまたは小径プーリ２１ｂに形成した挿入部に挿入される位置に回転させて、ピン３４を挿入部に挿入する。これによって、大径プーリ２０ａまたは小径プーリ２１ｂの一方を、出力軸１３とピン３４（または図示しないピン）を介して一体回転可能とする。従って、第１のタイミングプーリ２２ａまたは第２のタイミングプーリ２２ａの一方のみを介して、上軸２を回転させることができる。具体的には、クラッチ機構３１により、大径プーリ２０ａを出力軸１３と一体にすると、上軸２は高速回転し、針棒３に装着された縫針３ａは、上軸２に連動して上下動させる周知のクランク機構（図示略）を介して高速で上下動し、薄物のワークを縫製する場合に適した状態となる。一方、小径プーリ２１ａを出力軸１３と一体にすると、上軸２は低速回転し、針棒３に装着された縫針３ａは、上軸２に連動して上下動させる周知のクランク機構（図示略）を介して高速で上下動し、薄物のワークを縫製する場合に適した状態となる。

第１から第４の実施形態のミシンは、いずれもミシンの上軸２の回転を高速から低速に、または低速から高速に変更することができ、その構成は極めて単純な構成で達成することができる。また、上軸２の回転数を変更するための切換装置やクラッチ機構は、ミシン本体１の立柱部１Ｂに配置させることができるので、ミシン本体１の形状により、スペースや操作性の都合上でいずれのかの実施形態を自由に選択することができ、ミシンの設計や外観のデザインがやりやすくなる。

第１から第４の実施形態のミシンにおいては、切換装置やクラッチ機構を電動式で作動するものを用いているが、手動式で作動するように構成することは容易に想到される事項である。

第１から第４の実施形態のミシンにおいては、大径プーリと小径プーリを用いて２段階の回転速度に上軸２の回転速度を設定するようにしている。しかしながら、プーリの個数を増やして（例えば、大径、中径、小径の３つのプーリを並列に配置し）、上軸２の回転速度を多段階に制御することもできる。

本発明の第１の実施形態に係わるミシンの正面図である。 本発明の第１の実施形態の上軸プーリの斜視図である。 本発明の第１の実施形態のタイミングベルトの移動例の拡大図である。 本発明の第１の実施形態のタイミングベルトの移動例の拡大図の側面図である。 本発明の第２の実施形態に係わるミシンの正面図である。 本発明の第３の実施形態に係わるミシンの正面図である 本発明の第３の実施形態の動作を示すミシンの正面図である。 本発明の第３の実施形態のクラッチ機構の動作図１である。 本発明の第３の実施形態のクラッチ機構の動作図２である。 本発明の第４の実施形態に係わるミシンの正面図である。

符号の説明

１ ：ミシン本体
２ ：上軸
４ ：上軸プーリの大径部
５ ：上軸プーリの小径部
６ ：上軸プーリの円錐部
７ ：上軸プーリ
４ａ ：モータプーリの大径部
５ａ ：モータプーリの小径部
６ａ ：モータプーリの円錐部
７ａ ：モータプーリ
８ ：タイミングベルト
９ ：切換装置
１０ ：ガイド部
１１ ：モータ
１６ ：コイルバネ（張力調整機構）
２０、２０ａ ：大径プーリ
２１、２１ａ ：小径プーリ
２５、２６、３４ ：ピン
２８、３１ ：クラッチ機構
２７、３２ ：ガイド部
２９、３０ ：挿入部

Claims (6)

1. ミシン本体に回転可能に支持された上軸と、モータと、前記上軸と前記モータの出力軸との間に介装され、前記モータの回転を変速させて前記上軸に伝達する変速機構と、前記上軸の回転により上下動する針棒と、前記針棒の下端に設けられた縫針とを備えたミシンにおいて、
   前記変速機構は、前記上軸と一体回転可能に装着され、大径部、小径部及び前記大径部と前記小径部との間に位置する円錐部を有する上軸プーリと、
   前記上軸プーリの前記大径部と対向する第１部と前記上軸プーリの前記小径部と対向する第２部とを有し、前記モータの前記出力軸と一体回転可能に装着されたモータプーリと、
   前記上軸プーリと前記モータプーリとの間に掛け渡されたタイミングベルトと、
   前記タイミングベルトを前記上軸プーリの前記大径部と、前記モータプーリの前記第１部との間で掛け渡された第１の状態と、前記上軸プーリの前記小径部と前記モータプーリの前記第２部との間で掛け渡された第２の状態とを切換える切換装置と、
   前記タイミングベルトの張力を調整する張力調整機構とを備えることを特徴とするミシン。
2. ミシン本体に回転可能に支持された上軸と、モータと、前記上軸と前記モータの出力軸との間に介装され、前記モータの回転を変速させて前記上軸に伝達する変速機構と、前記上軸の回転により上下動する針棒と、前記針棒の下端に設けられた縫針とを備えたミシンにおいて、
   前記変速機構は、前記モータの前記出力軸と一体回転可能に装着され、大径部、小径部及び前記大径部と前記小径部との間に位置する円錐部を有するモータプーリと、
   前記モータプーリの前記大径部と対向する第１部と、前記モータプーリの前記小径部と対向する第２部とを有し、前記上軸と一体回転可能に装着された上軸プーリと、
   前記モータプーリと前記上軸プーリとの間に掛け渡されたタイミングベルトと、
   前記タイミングベルトを前記モータプーリの前記大径部と、前記上軸プーリの前記第１部との間で掛け渡された第１の状態と、前記モータプーリの前記小径部と前記上軸プーリの前記第２部との間で掛け渡された第２の状態とを切換える切換装置と、
   前記タイミングベルトの張力を調整する張力調整機構とを備えることを特徴とするミシン。
3. 前記切換装置は、前記大径部または前記小径部に掛け渡す位置へ前記タイミングベルトを移動させるガイド部を備えた、請求項１または２に記載のミシン。
4. ミシン本体に回転可能に支持された上軸と、モータと、前記上軸と前記モータの出力軸との間に介装され、前記モータの回転を変速させて前記上軸に伝達する変速機構と、前記上軸の回転により上下動する針棒と、前記針棒の下端に設けられた縫針とを備えたミシンにおいて、
   前記変速機構は、前記上軸と一体的に回転可能な大径プーリ及び小径プーリと、
   前記上軸に装着された大径プーリと対向する第１部と、前記上軸に装着された小径プーリと対向する第２部とを有しモータの前記出力軸上に一体回転可能に装着されたモータプーリと、
   前記大径プーリと前記モータプーリの前記第１部との間に掛け渡された第１タイミングベルトと、
   前記小径プーリと前記モータプーリの前記第２部との間に掛け渡された第２タイミングベルトと、
   前記第１のタイミングベルト又は前記第２のタイミングベルトによる回転伝達を無効とならしめるクラッチ機構とを備えることを特徴とするミシン。
5. ミシン本体に回転可能に支持された上軸と、モータと、前記上軸と前記モータの出力軸との間に介装され、前記モータの回転を変速させて前記上軸に伝達する変速機構と、前記上軸の回転により上下動する針棒と、前記針棒の下端に設けられた縫針とを備えたミシンにおいて、
   前記変速機構は、前記モータの前記出力軸と一体的に回転可能な大径プーリと、小径プーリと、
   前記モータの前記出力軸に装着された大径プーリと対向する第１部と、前記モータの前記出力軸に装着された小径プーリと対向する第２部とを有し、前記上軸上に一体回転可能に装着された上軸プーリと、
   前記大径プーリと前記上軸プーリの前記第１部との間に掛け渡された第１タイミングベルトと、
   前記小径プーリと前記上軸プーリの前記第２部との間に掛け渡された第２タイミングベルトと、
   前記第１のタイミングベルト又は前記第２のタイミングベルトによる回転伝達を無効とならしめるクラッチ機構とを備えることを特徴とするミシン。
6. 前記クラッチ機構は、前記大径プーリまたは前記小径プーリが、前記大径プーリおよび前記小径プーリを一体的に回転させる前記上軸または前記出力軸に対して、選択的に空転させる連結機構を備えた、請求項４または５に記載のミシン。

Images